3. Класифікація окисно-відновних реакцій

Усі окисно-відновні реакції можна поділити на три типи.

1. Реакції міжатомного або міжмолекулярного окиснення-віднов-лення. До них належать такі реакції, в яких обмін електронами відбува-ється між різними атомами, молекулами або іонами. Наприклад:

.

2. Реакції диспропорціонування (самоокиснення-самовідновлення).

У таких реакціях прості і складні речовини можуть виявити як окисні, так і відновні властивості. Це можливо внаслідок того, що атоми з проміжним ступенем окиснення віддають і приймають електрони. Наприклад, в реакції

N³⁺ відіграє роль як окисника, так і відновника.

3. Реакції внутрішньомолекулярного окиснення-відновлення. До них належать реакції, в яких і окисник і відновник входять до складу тієї ж ре-човини (молекули):

4. Методи підбору коефіцієнтів до окисно-відновних реакцій

При складанні рівнянь окисно-відновних реакцій важливо правильно дібрати коефіцієнти. При цьому застосовують два методи:

– метод електронного балансу, що ґрунтується на визначенні загальної кількості електронів, які переміщуються від відновника до окисника;

– іонно-електронний метод, при якому окремо складаються іонні рів-няння для процесу окиснення і для процесу відновлення з наступним під-сумовуванням їх – загальне іонне рівняння.

Метод електронного балансу – найпростіший метод. Розглянемо послідовність добору коефіцієнтів цим методом.

1. Пишемо схему реакції з участю всіх вихідних речовин і продуктів реакції:

Cu + HNO₃  Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O.

2. Знаходимо ступені окиснення і пишемо їх над символами елементів, що змінюють під час реакції валентний стан:

3. Складаємо електронні рівняння:

4. Знаходимо найменше кратне для чисел 2 і 3. Воно дорівнює 6.

5. Знаходимо коефіцієнти (додаткові множники) для Сu⁰, Cu⁺², N⁺⁵, N⁺²:

3
2

6. Підсумуємо ліві і праві частини електронних рівнянь з урахуванням додаткових множників:

3
2

7. Підставляємо всі знайдені коефіцієнти в рівняння реакції:

3Cu + 8HNO₃  3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

Іонно-електронний метод. Метод електронного балансу придатний не для усіх окисно-відновних реакцій. Більш універсальним способом добору коефіцієнтів є іонно-електронний спосіб. Коефіцієнти іонно-електронних рівнянь добирають за зміною зарядності простих і складних речовин.

I. Порядок знаходження коефіцієнтів у рівняннях окисно-відновних реакцій, у лівій частині яких є молекули кислоти.

1. Записуємо схему реакції в молекулярній формі:

+ KNO₂ + H₂SO₄  + NO + K₂SO₄ + H₂O.

2. Записуємо схему реакції в іонній формі. Формули слабких електро-літів, газів, осадів пишемо в молекулярній формі:

3. Записуємо схему реакції в скороченому іонному вигляді:

+ + 2H⁺  + NO + H₂O.

4. Записуємо іони, що зазнали зміни:

5. Складаємо кількісний баланс:

6. Складаємо якісний баланс:

При надлишку атомів Оксигену в лівій частині схеми в праву частину вводимо відповідну кількість молекул води. При цьому для утворення двох молекул води необхідно і у ліву частину схеми ввести додатково гідроген-іони, потрібні для утворення цих молекул води.

7. Складаємо баланс за зарядами іонів, додаючи потрібне число елек-тронів у лівій частині рівняння:

8. Знаходимо найменше спільне кратне для чисел 2 і 3:

3

2

9. Підсумуємо ліві і праві частини іонно-електронного балансу з ураху-ванням додаткових множників:

10. Коефіцієнти з іонного рівняння переносимо в схему реакції:

6KJ + 2KNO₂ + 4H₂SO₄  3J₂ + 2NO + 4K₂SO₄ + 4H₂O.

II. Коефіцієнти рівнянь окисно-відновних реакцій, у лівій частині яких є молекули основ, визначають у такому самому порядку, як описано вище. Відмінність полягає лише в тому, що коли всі вихідні сполуки містять меншу кількість атомів Оксигену, ніж продукти реакції, то нестача кіль-кості їх у лужному середовищі поповнюється за рахунок іонів ОН^-, в правій частині схеми утворюватиметься вода. Наприклад:

1. Записуємо схему реакції в молекулярній формі:

NaCrO₂ + Br₂ + NaOH  Na₂CrO₄ + NaBr + H₂O.

2. Записуємо схему реакції в іонній формі. Формули слабких електро-літів, осадів пишемо в молекулярній формі:

3. Записуємо схему реакції в скороченому іонному вигляді:

.

4. Записуємо іони, що зазнали зміни, та складаємо якісний і кількісний баланси. Оскільки в лівій частині не вистачає двох атомів Оксигену, вводять подвоєну кількість груп , а в праву частину дві молекули води:

2
3

III. Знаходження коефіцієнтів рівнянь окисно-відновних реакцій, у лівій частині яких є молекули води. Спосіб добору коефіцієнтів залежить від того, що утворюється в результаті реакції. Якщо в продуктах реакції є кислота, то коефіцієнти добирають за способом I, якщо в результаті реакції утворюється основа, тоді – за способом II.